桔小实蝇气味结合蛋白BdorOBP2的cDNA克隆、组织表达及配基结合特性

为了研究桔小实蝇Bactrocera dorsalis气味结合蛋白(odorant-binding proteins,OBPs)参与其嗅觉识别过程中的功能及其与植物气味的结合特性,本研究克隆了桔小实蝇的一个气味结合蛋白基因,命名为BdorOBP2(GenBank登录号为KC773766),并对该基因进行了原核表达。BdorOBP2开放阅读框长447bp,编码148个氨基酸,具有典型的6个半胱氨酸位点。定量PCR结果显示,桔小实蝇BdorOBP2在不同组织中均有表达,其中头部中的表达量最高,翅中表达量最低(为头部表达量的63%±6%)。构建了BdorOBP2原核表达载体,诱导并获得了重组BdorOBP2并进行了亲和层析纯化。最后以N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)为荧光探针,利用荧光竞争结合实验测定了重组BdorOBP2与7种主要寄主水果气味物质的结合能力,发现其对多数酯类和醛类化合物亲合力较强,亲合力最强的气味物质为反-2-己烯醛和β-紫罗兰酮,结合常数KD分别为9.96和15.37μmol/L。本研究结果可为高效地开发和设计桔小实蝇的嗅觉引诱剂配方提供一定的理论依据和参考。

二化螟Minus-C气味结合蛋白的分子克隆及功能鉴定

气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)在昆虫对寄主气味的感受中起重要作用,但有关Minus-C OBP及其功能的报道很少。本研究通过基因组数据分析并利用RACE技术,克隆和鉴定了二化螟Chilo suppressalis(Walker)的一个Minus-C OBP基因,命名为CsupOBP1(GenBank登录号:KC492498)。CsupOBP1基因的开放阅读框长423 bp,编码141个氨基酸,其中N端的18个氨基酸为预测的信号肽序列,成熟蛋白序列中具有4个保守的半胱氨酸位点。实时定量PCR分析显示,该基因在幼虫头部及成虫雌雄足、翅和雄性触角等化感组织中高表达,其中在雄虫触角内的表达量显著高于雌虫触角。利用荧光竞争结合实验对CsupOBP1重组蛋白与38种化合物的结合特性的测定表明,重组CsupOBP1与β-紫罗兰酮的结合能力最强(Ki=9.53μmol/L)。触角电位测定表明,二化螟成虫可对β-紫罗兰酮产生显著的触角电生理反应,但雄虫反应明显强于雌虫,与结合试验及雄虫触角中CsupOBP1的表达量显著高于雌虫触角的测定结果相一致。鉴于β-紫罗兰酮是水稻等植物中普遍存在的一种芳香气味组分,推测CsupOBP1可能通过对该气味的结合和运输,从而在二化螟对寄主植物的嗅觉定向中起作用。

棉铃虫气味结合蛋白HarmOBP16的组织表达谱及配基结合特性分析

【目的】揭示棉铃虫Helicoverpa armigera气味结合蛋白(odorant binding protein,OBP)基因Harm OBP16的组织表达谱及其重组蛋白与气味化合物的结合特性。【方法】基于棉铃虫触角转录组数据,利用PCR技术从棉铃虫成虫触角中PCR克隆气味结合蛋白基因,并进行生物信息学和系统进化分析;采用qPCR对其进行组织[头部(去除触角和喙)、胸部、腹部、足、翅、触角和喙]表达谱分析;进一步采用原核表达系统表达和纯化重组蛋白;最后采用荧光竞争结合实验测定该重组蛋白与85种候选气味物质的结合能力。【结果】从棉铃虫成虫触角中克隆得到一个Atypical OBP家族基因Harm OBP16(Gen Bank登录号:JQ753074),其开放阅读框长441 bp,编码146个氨基酸,推断的编码蛋白等电点为6.87,具有10个保守的半胱氨酸。组织表达谱结果表明,Harm OBP16在雌成虫翅中高表达。纯化后的重组蛋白Harm OBP16对植物花的挥发物香叶基丙酮(Ki=14.2μmol/L)、β-紫罗兰酮(Ki=15.2μmol/L)、辛醛(Ki=15.3μmol/L)、芳樟醇(Ki=16.8μmol/L)、(R)-(+)-柠檬烯(Ki=14.9μmol/L)和β-蒎烯(Ki=17.3μmol/L)有较强的结合能力。【结论】Harm OBP16可能在棉铃虫识别寄主植物的过程中发挥一定的作用,可为基于气味物质的棉铃虫引诱剂或驱避剂的研发提供潜在的分子靶标。

甜菜夜蛾触角结合蛋白Ⅱ的cDNA克隆、组织分布及配体结合特性分析

触角结合蛋白(antennal binding proteins,ABPs)是气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)的一个亚类,推测其在昆虫嗅觉中起作用。为了探讨这一问题,本研究通过转录组数据分析并利用RACE技术,克隆了甜菜夜蛾Spodoptera exigua触角结合蛋白Ⅱ基因(SexigABP2)的全长cDNA序列(GenBank登录号为HQ234486)。序列分析表明,该基因开放阅读框长444bp,编码148个氨基酸,具有OBPs典型的6个半胱氨酸位点;其氨基酸序列和烟芽夜蛾Heliothisvirescens的HvirABP2的一致性最高,达72%。实时定量PCR分析显示,该基因主要在触角中表达,在喙、足、翅等组织中也有少量表达,且在雌蛾触角及足中的表达量显著高于雄蛾。进一步对该基因进行原核表达和纯化,利用荧光竞争结合实验测定了SexigABP2对35种气味物质的结合能力,发现其对甜菜夜蛾性信息素组分(Z)-9-十四碳烯醇和植物挥发物法尼醇的结合能力较强,结合常数分别为8.24μmol/L和8.14μmol/L。结合能力比较表明,SexigABP2对不饱和长碳链化合物较饱和短碳链化合物具有更强的结合能力;在不饱和长碳链化合物中,对醇类物质又较乙酸酯类物质具有更强的结合能力。结果提示SexigABP2可能参与了成虫对不饱和长碳链的植物挥发物的感受。

光肩星天牛气味结合蛋白AglaOBP12的基因克隆、表达及配体结合特征

【目的】克隆和鉴定光肩星天牛Anoplophora glabripennis气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)基因,明确其表达特点及与寄主植物挥发物的结合特性,有助于阐明光肩星天牛嗅觉识别的分子机制。【方法】根据光肩星天牛雌成虫触角转录组数据,利用RT-PCR克隆OBP12基因,并进行生物信息学分析。通过实时定量PCR(qRT-PCR)测定OBP12在光肩星天牛成虫触角、头(移除触角)、胸、腹、足、翅中的转录水平。利用原核表达系统和Ni离子亲和层析技术表达和纯化OBP12重组蛋白,荧光竞争结合实验测定重组蛋白与39种气味配体的结合能力。【结果】获得光肩星天牛气味结合蛋白基因AglaOBP12(GenBank登录号:KX890109)的完整编码序列,其开放阅读框长414 bp,编码137个氨基酸,N末端具有18个氨基酸组成的信号肽序列,蛋白序列具有6个保守的半胱氨酸残基,Agla OPB12属于Classical OBPs亚家族基因。qRT-PCR测定结果表明,AglaOBP12主要在成虫触角中表达,在其他组织微量表达。在待测的39种寄主植物挥发物中,重组蛋白AglaOBP12仅与19种化合物具有结合活性,表明AglaOBP12对寄主植物挥发物具有明显的选择结合特性。重组蛋白AglaOBP12与十二烷醇、十四烷醇、法尼醇、十二醛、乙酸-顺-3-己烯酯和β-石竹烯的结合能力较强,结合常数分别为1.96,0.96,1.03,0.82,0.77和0.74μmol/L。【结论】明确了AglaOBP12的核苷酸和氨基酸序列组成,重组AglaOBP12蛋白与主链有12个碳原子的醇类、醛类和萜烯类挥发物有特异性的结合活性。根据AglaOBP12基因的表达特点和重组蛋白的结合特性,推测AglaOBP12在光肩星天牛成虫定位补充营养寄主植物中发挥重要作用。

光肩星天牛气味结合蛋白AglaOBP1的克隆、表达及结合特性

利用RT-PCR技术克隆了光肩星天牛Anoplophora glabripennis Motschulsky气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)基因AglaOBP1(Gen Bank登录号:KX660670),AglaOBP1的开放阅读框长435 bp,编码144个氨基酸,其中N端有21个氨基酸组成的信号肽序列,成熟蛋白序列具有4个保守的半胱氨酸残基,AglaOPB1属于Minus-C OBP亚家族基因。AglaOBP1主要在成虫触角中表达,且雌虫触角中的表达量显著高于雄虫触角。重组蛋白AglaOBP1与34种气味配体的竞争结合实验表明,AglaOBP1具有广泛的结合谱,能与五角枫挥发物中的醇类、醛类、萜烯类和酮类物质结合,其中与顺-3-己烯-1-醇、顺-2-己烯-1-醇、1-己醇、反-2-己烯醛、反-2-癸烯醛、β-石竹烯、(+)-桧烯、α-蒎烯、1-(2,3-二甲基苯基)-乙酮的结合能力较强,结合常数分别为5.88、8.33、12.29、12.55、11.90、7.47、9.07、10.29和13.12μM。此外,配体的官能团、碳链长度、空间构型也影响AglaOBP1对气味分子的结合。AglaOBP1基因在成虫触角中高丰度表达,其重组蛋白能够与五角枫挥发物的多种组分结合,表明AglaOBP1在成虫寄主定位选择中起重要作用。

甜菜夜蛾化学感受蛋白SexiCSP3结合特性分析

本研究构建夜蛾科昆虫化学感受蛋白系统进化树,发现化学感受蛋白在种间保守性强,并与气味结合蛋白明显分为两类。运用反转录RT-PCR方法克隆了Sexi CSP3基因,并在大肠杆菌中正确表达,重组Sexi CSP3蛋白纯化后通过荧光竞争结合实验测定其与24种外源气味分子的结合特性。结果表明:Sexi CSP3与苯甲醛、苯乙酮、2-戊基-3-苯丙基-烯醛、1-苯基-1-丁酮、对甲氧基苯甲醛的结合能力较强,解离常数为0.76、1.39、2.23、3.23和5.30μmol/L,推测Sexi CSP3可能参与了甜菜夜蛾对这5种化学物质的识别过程。

中华蜜蜂触角特异蛋白AcerASP4结合特性研究

运用反转录RT-PCR克隆和正确表达了中华蜜蜂AcerASP4基因,通过荧光竞争结合实验测定重组AcerASP4蛋白与29种配基结合特性,发现其与辛醛、苯甲醛、顺-茉莉酮、吲哚、苯基乙醇和十六酸甲酯结合,解离常数分别为7.91、10.49、11.89、13.93、26.10、37.31μmol·L^(-1),据此推测AcerASP4参与了中华蜜蜂对这6种气味分子识别的生理过程。

气味结合蛋白MmedOBP19在中红侧沟茧蜂足部的表达及配体结合特征

【目的】明确气味结合蛋白基因Mmed OBP19在中红侧沟茧蜂Microplitis mediator足部的表达定位及重组Mmed OBP19的配体结合特征。【方法】利用扫描电镜观察化学感器在中红侧沟茧蜂足部的分布,通过原位杂交研究Mmed OBP19在中红侧沟茧蜂雌蜂前足中的表达定位,并采用荧光竞争结合实验分析Mmed OBP19重组蛋白与86种潜在配体的结合特征。【结果】扫描电镜观察发现,中红侧沟茧蜂的足部主要分布3种类型的感器,分别是毛形感器、刺形感器和锥形感器。原位杂交结果显示,Mmed OBP19的表达主要集中在中红侧沟茧蜂前足跗节的感器下方。重组Mmed OBP19与配体的结合力测定结果显示,Mmed OBP19与非挥发性植物次生物质包括棉酚(K_i=2.32±0.17μmol/L)、硫酸黄连素(K_i=4.86±1.81μmol/L)、槲皮素(K_i=4.93±0.21μmol/L)、单宁(K_i=5.23±0.38μmol/L)、芸香叶苷(K_i=5.91±0.26μmol/L)和奎宁(K_i=6.05±0.51μmol/L)等具有较强的结合能力,同时能够结合油酸(K_i=4.32±1.73μmol/L)及亚油酸(K_i=3.55±0.44μmol/L),但与柠檬烯(K_i=12.65±2.55μmol/L)的结合力较弱。【结论】推测中红侧沟茧蜂足部具有化学感受功能,Mmed OBP19主要参与中红侧沟茧蜂足部味觉识别过程。

甘薯蚁象气味结合蛋白CforOBP8的基因表达谱及配体结合特性分析

【目的】明确甘薯蚁象Cylas formicarius气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP) OBP8的基因表达谱及与配体化合物的结合特性。【方法】基于甘薯蚁象成虫转录组数据,利用RT-PCR方法从甘薯蚁象成虫触角中克隆了气味结合蛋白OBP8基因,并进行生物信息学分析;采用qPCR方法测定该基因在甘薯蚁象成虫触角、口器、翅和跗节中的表达谱;构建原核表达载体,进行诱导表达及蛋白纯化。利用荧光竞争结合实验测定纯化的重组蛋白与16种配体化合物(1种性信息素和15种植物挥发物)的结合特性。【结果】获得甘薯蚁象气味结合蛋白基因CforOBP8(GenBank登录号:MH549528)的完整编码序列,其开放阅读框长414 bp,编码138个氨基酸,预测分子量为15.56 kD,等电点为4.71,N末端具有21个氨基酸组成的信号肽序列,蛋白序列具有4个保守的半胱氨酸,CforOBP8属于Minus-C OBPs亚家族。荧光定量PCR结果表明,CforOBP8在甘薯蚁象成虫触角中特异性表达,在其他组织中微量表达。SDS-PAGE结果显示融合蛋白成功表达。CforOBP8与配体化合物的结合力测试表明,CforOBP8与性信息素(E)-2-丁烯酸顺-(Z)-3十二烯基酯结合能力最强,解离常数K_i为4.13μmol/L;其次与5种植物挥发物也有一定的结合能力,依次为乙酸顺-3-己烯酯(K_i=7.54μmol/L)、柠檬烯(K_i=15.23μmol/L)、橙花醇(K_i=16.31μmol/L)、壬醛(K_i=28.71μmol/L)和苯乙醛(K_i=29.54μmol/L)。【结论】CforOBP8可能是甘薯蚁象性信息素结合蛋白,并且在感受性信息素和寄主植物挥发物的过程中都发挥作用。

中华按蚊气味结合蛋白AsinOBP1与避蚊胺(DEET)的结合特性分析

【目的】研究中华按蚊Anopheles sinensis气味结合蛋白1(Asin OBP1)与避蚊胺(N,N-diethylm-toluamide,DEET)的结合特性,并与埃及伊蚊Aedes aegypti Aaeg OBP1、致倦库蚊Culex quinquefasciatus Cqui OBP1进行比较,分析与DEET互作的关键氨基酸残基。【方法】利用原核表达载体进行目的蛋白Asin OBP1的原核表达及纯化。以N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)作为荧光探针,通过荧光竞争结合实验对Asin OBP1与DEET的结合特性进行分析,并比较Asin OBP1,Aaeg OBP1和Cqui OBP1与DEET的结合能力,通过分子对接鉴定其与DEET互作的氨基酸残基。【结果】Asin OBP1能与DEET结合,解离常数为29.55μmol/L。在相同实验条件下,Cqui OBP1和Aaeg OBP1都能结合DEET,解离常数分别为17.15和12.81μmol/L。与Aaeg OBP1和Cqui OBP1相比,Asin OBP1结合DEET的能力最弱,Aaeg OBP1最强。分子对接显示,DEET分子结合在Asin OBP1二聚体靠近交界面的结合口袋边缘,结合口袋由α4,α5和α6上的氨基酸残基Leu-92,Leu-95,His-96,Leu-99,Ala-107,Met-108,Met-110,Gly-110,Cys-114,Leu-115,Trp-133,Met-108',Lys-112'和Leu-115'组成。比较分析发现3个蛋白中与DEET甲苯基团形成疏水性作用的氨基酸残基、与DEET羰基氧形成氢键的氨基酸残基是相同的,但与DEET二乙基侧链形成疏水性作用的氨基酸残基中,有一个位置存在差异,Aaeg OBP1是Leu,而Asin OBP1和Cqui OBP1是Met残基。Leu的疏水性强于Met,可能是Aaeg OBP1与DEET的结合能力较强的原因之一。【结论】Asin OBP1能够结合DEET,不同蚊虫气味结合蛋白1与DEET的亲和力存在差异,进一步探索这些差异形成的原因对于阐明气味结合蛋白与DEET互作的模式具有重要的参考价值。

暗黑鳃金龟气味结合蛋白HparOBP15a基因的克隆及功能分析

【目的】暗黑鳃金龟Holotrichia parallela通过气味结合蛋白(odorant binding protein,OBP)识别性信息素和植物挥发物准确而迅速地定位配偶、寄主植物。本研究通过克隆暗黑鳃金龟气味结合蛋白15a(Hpar OBP15a)基因,解析该基因的编码蛋白特征、组织表达模式及与寄主植物气味等化合物的结合特性方面的研究,为阐明暗黑鳃金龟基于嗅觉识别的寄主植物选择机理奠定理论基础。【方法】根据暗黑鳃金龟成虫触角转录组测序的结果,利用RT-PCR克隆了Hpar OBP15a基因;Real-time PCR方法分析了该基因在成虫不同部位的表达量差异;荧光竞争结合测定了Hpar OBP15a蛋白和58种候选化合物的结合特征。【结果】暗黑鳃金龟Hpar OBP15a基因全长534 bp,编码147个氨基酸,Gen Bank登录号为AK1834747。Hpar OBP15a在触角中特异表达,且在雌虫触角中表达量显著高于雄虫。在被测的58种化合物中,Hpar OBP15a与46种气味化合物具有较好的亲和性,其中与十二烷、十二醇结合能力最强,其解离常数分别为8.5和11.3μmol/L;同时,对性信息素(L-异亮氨酸甲酯和R-芳樟醇)也有一定的结合能力(解离常数分别为21.0和18.5μmol/L)。【结论】Hpar OBP15a具有广泛的气味结合谱,其中对榆树挥发物十二烷的结合能力最强,因此该蛋白可能在暗黑鳃金龟对榆树的定位过程中具有重要作用。

梨小食心虫Minus-C气味结合蛋白的分子克隆、表达谱及结合特性分析

【目的】通过克隆梨小食心虫Grapholita molesta的Minus-C气味结合蛋白(odorant binding protein,OBP)基因,并测定其在成虫不同组织中的表达量及其重组蛋白对气味配体的结合能力,推测其嗅觉生理功能。【方法】基于梨小食心虫雌虫触角转录组测序数据,利用RT-PCR克隆MinusC OBP基因的完整编码区;qPCR测定该基因在成虫不同组织[触角、头(去除触角)、胸、腹、足、翅]中的表达量;构建原核表达系统表达重组蛋白,利用SDS-PAGE和Western blot检测蛋白的表达和纯度;运用荧光竞争结合实验测定重组蛋白与35种气味配体的结合能力。【结果】成功克隆了梨小食心虫的一个Minus-C OBP基因,命名为GmolOBP14(GenBank登录号:MF066361)。GmolOBP14开放阅读框长411 bp,编码136个氨基酸,成熟蛋白具有4个保守的半胱氨酸残基,属于Minus-C OBP亚家族。GmolOBP14在雌雄成虫的不同组织中均有表达,但在雄成虫翅和雌成虫触角中的表达量显著高于同性别的其他组织。重组蛋白GmolOBP14与气味配体的结合谱较窄,仅能与16种配体表现出不同程度的结合活性,其中与梨酯和十二醛的结合能力较强,解离常数Ki分别为6.92和12.74μmol/L;与癸醛、十四醛、顺-3-己烯-1-醇、苯甲醇和己酸丁酯有中等程度的结合活性,Ki分别为25.54,20.61,24.35,23.44和23.33μmol/L;GmolOBP14对性信息素组分没有结合活性,提示该蛋白不参与对性信息素的感受和识别。【结论】根据GmolOBP14基因的组织表达特点及其重组蛋白的结合特性,推测GmolOBP14除具有选择性结合和运输寄主植物挥发物的作用外,还参与与嗅觉无关的生理过程。

疆夜蛾Plus-C气味结合蛋白PsauOBP7的组织表达谱及配体结合特性分析

【目的】明确疆夜蛾Peridroma saucia Plus-C气味结合蛋白PsauOBP7在不同化学感受器官中的表达谱,解析PsauOBP7重组蛋白的气味结合特异性。【方法】通过qRT-PCR检测PsauOBP7在疆夜蛾雌蛾和雄蛾的触角、口器、足和翅中的表达谱。原核表达并纯化PsauOBP7重组蛋白,利用Western blot检测PsauOBP7在疆夜蛾不同龄期幼虫头部及成虫不同组织中的表达情况;通过荧光竞争结合实验检测PsauOBP7重组蛋白对39种气味化合物的结合能力。【结果】成功表达并纯化PsauOBP7重组蛋白。qRT-PCR及Western blot检测显示PsauOBP7表达于4-6龄幼虫头部及雌雄成虫的触角、口器、足和翅中。荧光竞争结合实验显示PsauOBP7与反-2-己烯醛的结合能力最强,K i=1.4μmol/L。此外,PsauOBP7与5种酯类化合物乙酸月桂酯、顺-3-己烯乙酸酯、乙酸苯乙酯、苯甲酸己酯和肉桂酸甲酯有一定的结合能力,K i值分别为5.7,6.5,8.9,9.5和10.2μmol/L。PsauOBP7与两种醇类化合物顺-3-己烯-1-醇和法尼醇也有较强的结合能力,K i值分别为5.8和5.9μmol/L。【结论】疆夜蛾Plus-C气味结合蛋白PsauOBP7表达于其幼虫和成虫的多种化学感受器官中,且能结合多种植物气味化合物,说明其在疆夜蛾寻找寄主植物过程中发挥重要作用。

豌豆蚜触角转录组化学感受蛋白的鉴定、表达和结合特性分析

【目的】本研究旨在鉴定豌豆蚜Acyrthosiphon pisum触角转录组中化学感受蛋白(chemosensory protein,CSP)基因,明确触角中高表达的豌豆蚜CSP蛋白与蚜虫报警信息素、性信息素以及植物挥发物的分子结合特性。【方法】通过对豌豆蚜成蚜触角进行转录组测序,鉴定触角中候选CSP基因;采用RPKM值和半定量RT-PCR分别明确这些CSP基因在豌豆蚜成蚜触角以及不同组织(触角、口针、去除触角和口针的头、胸、腹、足和翅)中的表达谱;通过荧光竞争结合实验测定这些触角CSPs与蚜虫报警信息素和性信息素以及植物挥发物的结合特性。【结果】在豌豆蚜成蚜触角转录组中鉴定得到10个CSP基因。RPKM值和半定量RT-PCR分析结果表明ApisCSP2,ApisCSP4和ApisCSP5在豌豆蚜成蚜触角中表达量最高。荧光竞争结合实验表明ApisCSP4与报警信息素主要组分(E)-β-法尼烯[(E)-β-farnesene,EβF]和微量组分(-)-α-蒎烯结合力强,K_(i)值分别为2.2±0.8和4.9±0.7μmol/L;ApisCSP5与两种性信息素组分(+)-(4aS,7S,7aR)-荆芥内酯和(-)-(1R,4aS,7S,7aR)-荆芥醇结合力强,K_(i)值分别为4.8±0.9和2.6±0.6μmol/L。【结论】豌豆蚜成蚜触角转录组中鉴定到10个CSP基因,其中ApisCSP4和ApisCSP5可能分别参与了蚜虫报警信息素和性信息素的转运。

斜纹夜蛾信息素结合蛋白SlitPBP4的分子克隆、组织表达谱及结合特性分析

【目的】鉴定斜纹夜蛾Spodoptera litura新的信息素结合蛋白(pheromone binding protein,PBP)基因,明确其在斜纹夜蛾不同组织中的表达水平并探讨其功能。【方法】基于已报道的烟草天蛾Manduca sexta、家蚕Bombyx mori、君主斑蝶Danaus plexippus和庆网蛱蝶Melitaea cinxia 4种非夜蛾科昆虫PBP4同源基因的序列特点及与其他PBP基因在染色体上的相邻关系,通过分析实验室先前克隆到的斜纹夜蛾PBP/GOBP基因序列,克隆斜纹夜蛾PBP4同源基因;通过RT-PCR和q PCR技术测定该基因在斜纹夜蛾雌雄成虫不同组织中的表达水平;利用体外表达和荧光竞争性结合实验测定斜纹夜蛾PBP4蛋白对性信息素组分和植物气味物质的结合能力。【结果】在夜蛾科昆虫斜纹夜蛾中鉴定到首个PBP4基因,命名为Slit PBP4(Gen Bank登录号:MG356847),c DNA编码210个氨基酸,具有N末端信号肽、疏水性气味分子结合域及6个保守半胱氨酸等PBP的典型序列特征,其基因组DNA在保守位置也含有2个内含子;但和已报道的斜纹夜蛾3个PBP相比,PBP4的C末端明显较长。Slit PBP4在雄成虫腹部(生殖系统)极高表达,在雌雄成虫触角及其他组织中仅微弱表达或不表达。荧光竞争性结合实验结果表明,Slit PBP4蛋白与被测定的信息素组分及植物气味物质均没有明显结合能力。【结论】报道了夜蛾科昆虫的首个PBP4基因,该基因可能主要参与雄虫生殖相关的生理过程而非嗅觉功能。

柑橘大实蝇化学感受蛋白基因BminCSP3的克隆、表达及结合特征分析

【目的】探究在柑橘大实蝇成虫触角高表达的化学感受蛋白BminCSP3与气味配体的结合特性,以期为揭示柑橘大实蝇嗅觉识别的分子机制提供一定理论依据。【方法】通过RT-PCR克隆BminCSP3基因,并对其进行生物信息学分析;以原核表达系统和镍柱体外表达纯化得到BminCSP3蛋白;利用荧光竞争结合实验检测BminCSP3与14种气味配体的结合特性。【结果】BminCSP3开放阅读框全长为474 bp,编码157个氨基酸,含有4个半胱氨酸残基,为典型的化学感受蛋白;预测其等电点为5.41,信号肽由22个氨基酸组成,无跨膜结构域,亲水性总平均值为-0.397,是亲水性蛋白。荧光竞争结合实验结果表明,BminCSP3与供试14种气味配体的亲和力均较弱,其Ki值均大于20μmol·L^(-1)。一般认为Ki值大于20μmol·L^(-1),说明蛋白与配体分子间的亲和力较弱。【结论】BminCSP3虽然在柑橘大实蝇成虫触角中显著上调表达,但可能不参与柑橘大实蝇成虫的嗅觉识别过程;或本试验所用配体并非BminCSP3最适配体,应扩大配体库进一步验证BminCSP3的嗅觉功能。

中华蜜蜂气味结合蛋白AcerOBP14的表达及配体结合特性分析

【目的】气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)在昆虫寄主定位、产卵地选择等行为中发挥着重要作用,明确中华蜜蜂Apis cerana cerana AcerOBP14与配体的结合特性有助于阐明中华蜜蜂嗅觉识别的分子机制。【方法】通过qRT-PCR测定OBP14在20日龄中华蜜蜂成年工蜂、20日龄中华蜜蜂成年雄蜂、中华蜜蜂采粉蜂和意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica采粉蜂触角中的表达量。构建原核表达载体pET28a/AcerOBP 14,表达并分离纯化重组蛋白AcerOBP14。利用荧光竞争结合实验检测AcerOBP14与37种气味配体化合物的结合特性。【结果】qRT-PCR分析发现,OBP14在中华蜜蜂采粉蜂触角中的表达量极显著高于20日龄中华蜜蜂成年工蜂和雄蜂以及意大利蜜蜂采粉蜂中的。荧光竞争结合实验表明,AcerOBP14与蜂王信息素、告警信息素、那氏信息素及多种植物挥发物都具有结合能力,其中与β-罗勒烯的结合能力最强,解离常数Ki=0.297μmol/L。【结论】AcerOBP14的配体结合谱较宽,暗示其可能参与了中华蜜蜂的多种生理行为反应,且在中华蜜蜂的采粉行为中发挥着重要作用。

桃蛀螟性信息素结合蛋白CpunPBP3的表达模式及性信息素结合特性

【目的】本研究旨在对桃蛀螟Conogethes punctiferalis性信息素结合蛋白CpunPBP3进行鉴定和定性分析,完善对桃蛀螟性信息素感受机制的理解。【方法】扩增、分析桃蛀螟CpunPBP3的cDNA序列,并与其他草螟科昆虫的同源蛋白氨基酸序列进行比较。利用qRT-PCR测定桃蛀螟不同日龄雄成虫触角中CpunPBP3的表达量变化,以及该基因表达的昼夜波动;以性信息素反-10-十六碳烯醛(E 10-16∶Ald)(150 ng)和顺-10-十六碳烯醛(Z 10-16∶Ald)(6 ng)对雄成虫进行诱导,并检测诱导后24 h内不同时间节点时触角中CpunPBP3的表达量。构建重组表达载体pET-30a(+)/CpunPBP 3,通过大肠杆菌Escherichia coli表达获得重组蛋白,并通过荧光竞争实验检测纯化重组蛋白CpunPBP3与上述2种性信息素成分的结合能力。【结果】系统发育分析结果显示,CpunPBP 3与已经鉴定的桃蛀螟PBP基因CpunPBP 2和CpunPBP 5分布在不同分支中,但与其他昆虫物种的PBP基因亲缘关系较近;qRT-PCR结果表明,雄成虫触角中CpunPBP3的表达量在羽化后0-8 d呈先升高后下降的趋势,24 h光周期内17∶00时的表达量显著高于1∶00时的,其余时间节点间的表达量无显著差异;150 ng的E 10-16∶Ald诱导3和6 h后的表达量显著下降,6 ng的Z 10-16∶Ald诱导6和24 h后的表达量显著增加。荧光竞争结合实验结果表明,CpunPBP3重组蛋白与性信息素E 10-16∶Ald和Z 10-16∶Ald均有强结合能力,K i值分别为9.267和8.656μmol/L。【结论】本研究明确了CpunPBP3的核苷酸和氨基酸序列及其表达模式,能够响应性信息素的诱导而表达,而且CpunPBP3重组蛋白能够很好地结合性信息素,表明CpunPBP3是桃蛀螟的一条性信息素结合蛋白。

枣食芽象甲化学感受蛋白PyasCSP4的基因克隆、表达及配体结合特征

【目的】本研究为明确枣树Zizyphus jujuba主要害虫枣食芽象甲Scythropus yasumatsui化学感受蛋白4(chemosensory protein 4,CSP4)的表达特点及配体结合特性。【方法】基于枣食芽象甲成虫触角转录组数据,利用RT-PCR方法克隆了枣食芽象甲PyasCSP4 cDNA序列,并进行生物信息学分析。通过RT-qPCR方法测定PyasCSP4在枣食芽象甲成虫不同组织(触角、去除触角的头、胸、腹、足和翅)中的表达水平。通过原核表达系统和镍柱纯化获得PyasCSP4重组蛋白,采用荧光竞争结合实验测定重组蛋白PyasCSP4与35种枣树挥发物的结合特性。【结果】克隆获得枣食芽象甲PyasCSP4的cDNA序列(GenBank登录号:OK322362),其开放阅读框全长为366 bp,编码121个氨基酸,N末端有18个氨基酸组成的信号肽序列,PyasCSP4成熟蛋白序列具有4个保守的半胱氨酸残基。RT-qPCR结果表明,PyasCSP4基因在成虫不同组织中均有表达,在触角和翅中的表达量显著高于在其他组织中的表达量。重组蛋白PyasCSP4与25种配体具有结合活性,尤其与α-蒎烯、α-水芹烯和罗勒烯等的结合能力最强,解离常数(Ki)值分别为6.29,6.58和6.69μmol/L。【结论】PyasCSP4能够与多种枣树挥发物结合,推测其可能在枣食芽象甲定位寄主植物的过程中发挥重要作用。本研究的结果对阐明枣食芽象甲嗅觉机制和开展绿色防控研究具有重要意义。